Método de producción (8): moldeo por compresión
La fibra de carbono se usa ampliamente en la industria aeroespacial, la infraestructura, el blindaje electromagnético, la fabricación de automóviles, la explotación petrolera y otros campos debido a sus ventajas de resistencia a la fatiga, resistencia a altas temperaturas, alta resistencia, alto módulo, conductividad, resistencia a la radiación, pequeño coeficiente de expansión térmica, peso ligero, etc. Tiene una gran flexibilidad en el diseño y se puede producir mediante varios métodos de producción, incluidos el bobinado, la extrusión, la inyección, la colocación manual y el moldeado. A continuación, le mostraremos más detalles sobre uno de los métodos de producción más comunes de productos de fibra de carbono: el moldeo por compresión.
Los pasos del método de producción de moldeo por compresión:
1. Colocación de inserciones incrustadas (si corresponde)
Las piezas integradas generalmente están hechas de metal y pueden mejorar las propiedades mecánicas de los productos, como la conductividad, la conductividad térmica u otras características funcionales.
Lo mejor es precalentar el inserto antes de colocarlo y el inserto debe colocarse con precisión y estabilidad para evitar que se desplace o se desprenda. De lo contrario, no se puede lograr el propósito de usar insertos y puede dar lugar a que se deseche el producto e incluso a que se dañe el molde.
2. Colocación de materiales
La colocación del material afecta el tamaño y la densidad del producto y, por lo tanto, el material debe medirse estrictamente antes de colocarlo en el molde mediante el método de peso, el método volumétrico y el método de conteo.
El método del peso es preciso pero complicado y se usa a menudo para materiales fragmentados y fibrosos. El método volumétrico no es tan preciso como el método de peso, pero es fácil de operar y generalmente se usa para la medición de polvo. El método de conteo solo se usa para la colocación de preimpregnados.
3. Cierre del molde
El cierre del molde consta de 2 pasos:
1) antes de que el molde macho entre en contacto con los materiales: se usa baja presión (1-5-3.0MPa) para acortar el ciclo y evitar cualquier cambio de material
2) después de que el molde macho entre en contacto con los materiales: la velocidad de cierre del molde debe reducirse y la alta presión (15-30MPa) debe usarse lentamente para evitar dañar el inserto y hacer que el aire se descargue del molde.
4. Curado
El proceso de transición de un material de un estado fluido a un estado duro e insoluble se denomina solidificación de resinas termoendurecibles. La velocidad de curado depende de la velocidad a la que los componentes de bajo peso molecular de la resina se transforman en productos de alto peso molecular, es decir, la velocidad de curado está relacionada con la estructura molecular de la resina.
5. Mantenimiento de la presión
El proceso de curado de resina en el molde siempre se realiza a alta temperatura y alta presión, y el tiempo de mantenimiento de la presión es esencialmente el tiempo para mantener la temperatura y la presión, lo cual es completamente consistente con la tasa de curado. Si el tiempo de mantenimiento de la presión es demasiado corto, se producirá un enfriamiento prematuro y una reducción de la presión que puede provocar un curado incompleto de la resina, lo que reducirá las propiedades mecánicas y eléctricas, así como la resistencia al calor del producto. Al mismo tiempo, el producto continuará encogiéndose y experimentando deformaciones después del desmoldeo.
6. Desmoldeo
Los productos con varillas de formación o ciertas partes incrustadas deben desatornillarse primero con herramientas especializadas antes de desmoldarse.
8. Limpieza de moho
Es necesario limpiar el molde después de cada producción para evitar cualquier material residual en el molde. Después de la limpieza, se puede aplicar un desmoldeante para el siguiente moldeado.
Las principales ventajas de adoptar el moldeo por compresión para material compuesto de fibra de carbono:
1. Alta eficiencia de producción, especialización fácil de lograr y producción automatizada
2. El producto tiene alta precisión dimensional y buena repetibilidad.
3. La superficie es lisa y no requiere mucho proceso posterior.
4. Capaz de formar productos con estructuras complejas de una sola vez
5. El precio es bajo para la producción en masa
Desventajas del moldeo de material compuesto de fibra de carbono:
1. La fabricación de moldes es compleja y la inversión es alta
2. Solo apto para productos compuestos de tamaño pequeño y mediano debido al gran peso del molde.
Con la mejora y el desarrollo continuos de la tecnología de procesamiento de metales, el nivel de fabricación de la prensa y el rendimiento del proceso de resina sintética, el tonelaje y el tamaño de la mesa de la prensa continúan aumentando, y la temperatura de moldeo y la presión del material de moldeo también se reducen relativamente, lo que lleva a el desarrollo gradual de productos moldeados de gran tamaño.
Durante el proceso de moldeo, se debe prestar especial atención a los tres factores de temperatura, presión y tiempo. La temperatura tiene un impacto decisivo en la fusión, el flujo y la solidificación de los materiales; La presión puede hacer que las capas de preimpregnado de fibra de carbono se unan más estrechamente; El tiempo puede permitir tiempo suficiente para que el producto en la cavidad del molde se solidifique.
